JP2015073376A - Power conversion device - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a power conversion device which reduces mechanical stress to a power semiconductor module terminal, without need of an installation space in front of the power semiconductor module terminal.SOLUTION: The power conversion device includes a power semiconductor module mounted on both sides of a heat pipe type cooling block, and a smoothing capacitor connected to the power conversion device from a cathode and an anode of the power semiconductor module through a bus bar. The power conversion device further includes a snubber module having an embedded snubber for suppressing a leap voltage in switching the power semiconductor module, and having terminals protruding from both side faces. The snubber module is disposed below the block, and the terminals are respectively connected to the bus bar.

Description

本発明は、順変換器、平滑コンデンサ、逆変換器で構成した電力変換装置に関するものである。   The present invention relates to a power conversion device including a forward converter, a smoothing capacitor, and an inverse converter.

一般的な電力変換装置は、交流電源を直流に変換する順変換器（コンバータ）と、順変換器の出力を平滑化する平滑コンデンサと、直流を可変電圧可変周波数に変換する逆変換器（インバータ）で構成されている。順変換器と逆変換器を接続する主回路配線には、配線のインダクタンスを減らすためにバスバー配線が用いられており、このバスバー配線の中間に平滑コンデンサが接続されている。   A general power converter includes a forward converter (converter) that converts an AC power source into direct current, a smoothing capacitor that smoothes the output of the forward converter, and an inverse converter (inverter) that converts direct current into variable voltage and variable frequency. ). A bus bar wiring is used for main circuit wiring connecting the forward converter and the reverse converter in order to reduce wiring inductance, and a smoothing capacitor is connected between the bus bar wirings.

平滑コンデンサと逆変換器の間の配線に流れる電流量は大きいため、バスバー配線のインダクタンスが大きいと、逆変換器がスイッチング動作する時に跳ね上がり電圧が大きくなる。この跳ね上がり電圧が大きくなるにつれ電力変換装置の電力損失は大きくなり、さらに跳ね上がり電圧が大きくなると順変換器や逆変換器を形成するパワー半導体モジュール内部の半導体素子を破壊することになる。そこで、この跳ね上がり電圧を抑制するために主回路配線のパワー半導体モジュールの近傍にスナバが設けられる。   Since the amount of current flowing through the wiring between the smoothing capacitor and the inverse converter is large, if the inductance of the bus bar wiring is large, the jumping voltage increases when the inverse converter performs a switching operation. As this jump voltage increases, the power loss of the power converter increases, and when the jump voltage further increases, the semiconductor elements inside the power semiconductor module forming the forward converter and the reverse converter are destroyed. Therefore, a snubber is provided in the vicinity of the power semiconductor module of the main circuit wiring in order to suppress this jumping voltage.

バスバー配線のインダクタンスを小さくする技術として、例えば特許文献１では、ヒートパイプ式冷却体のブロック両面にインバータを構成するパワー半導体モジュールを配置し、パワー半導体モジュールと平滑コンデンサとの配線を最短距離になるようにしている。   As a technique for reducing the inductance of the bus bar wiring, for example, in Patent Document 1, power semiconductor modules constituting an inverter are arranged on both sides of a block of a heat pipe type cooling body, and the wiring between the power semiconductor module and the smoothing capacitor becomes the shortest distance. I am doing so.

特開平７−３１１６５号公報JP-A-7-31165

しかしながら、パワー半導体モジュールと平滑コンデンサとの配線を最短距離になるように形成しても、流す電流量に応じて平滑コンデンサの数は増え、増えた分の平滑コンデンサとの距離が長くなるため、電流量の大きな電力変換装置ではどうしてもスナバが必要となる。このスナバは、一般的にパワー半導体モジュールの端子に直接接続される方式が採られるが、端子の前方にはスナバを設置するための空間が必要になる。さらに、スナバが大きくなると質量も増え、輸送時等の振動によりパワー半導体モジュールの端子に機械的ストレスが加わるとパワー半導体モジュールを故障させることがある。   However, even if the wiring between the power semiconductor module and the smoothing capacitor is formed to be the shortest distance, the number of smoothing capacitors increases according to the amount of current to flow, and the distance to the smoothing capacitor is increased. A snubber is inevitably required for a power converter having a large amount of current. The snubber is generally connected directly to the terminals of the power semiconductor module. However, a space for installing the snubber is required in front of the terminals. Furthermore, when the snubber becomes large, the mass also increases. When mechanical stress is applied to the terminals of the power semiconductor module due to vibration during transportation, the power semiconductor module may be damaged.

本発明は上記のような課題を解決するためになされたものであり、パワー半導体モジュールの端子の前方にスナバを設置するための空間を不要とするとともに、パワー半導体モジュールの端子への機械的ストレスを低減するスナバモジュールを備えた電力変換装置を提供するものである。   The present invention has been made in order to solve the above-described problems, eliminates the need for a space for installing a snubber in front of the terminals of the power semiconductor module, and mechanical stress on the terminals of the power semiconductor module. The power converter device provided with the snubber module which reduces this is provided.

本発明の電力変換装置は、ヒートパイプ式冷却体のブロックの両面にパワー半導体モジュールを実装し、それぞれのパワー半導体モジュールの正極及び負極からバスバーを介して平滑コンデンサを接続した電力変換装置において、パワー半導体モジュールのスイッチング時の跳ね上がり電圧を抑制するスナバを内蔵し、両側面からそれぞれ端子を突出させたスナバモジュールを備え、スナバモジュールは、ブロックの下方に配置され、端子がそれぞれバスバーに結合されるものである。   The power conversion device of the present invention is a power conversion device in which a power semiconductor module is mounted on both sides of a block of a heat pipe type cooling body, and a smoothing capacitor is connected from a positive electrode and a negative electrode of each power semiconductor module via a bus bar. A snubber module with a built-in snubber that suppresses the jumping voltage at the time of switching of the semiconductor module, with a terminal protruding from each side, and the snubber module is arranged below the block and the terminal is connected to each bus bar. It is.

上記のように構成された電力変換装置は、スナバモジュールをヒートパイプ式冷却体のブロックの下方に配置し、両側面から突出させた端子をそれぞれバスバーに結合することで、パワー半導体モジュールの端子の前方にスナバモジュールを設置するための空間を不要とするとともに、パワー半導体モジュールの端子への機械的ストレスを低減することができ、パワー半導体モジュールの故障を抑制することができる。   In the power conversion device configured as described above, the snubber module is disposed below the block of the heat pipe type cooling body, and the terminals protruded from both side surfaces are coupled to the bus bars, respectively. A space for installing the snubber module ahead is not required, mechanical stress on the terminals of the power semiconductor module can be reduced, and failure of the power semiconductor module can be suppressed.

本発明の実施の形態１の電力変換装置の接続図である。It is a connection diagram of the power converter of Embodiment 1 of the present invention. 本発明の実施の形態１の電力変換装置の外形図である。It is an external view of the power converter device of Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態１の電力変換装置の第１ユニットの展開図である。It is an expanded view of the 1st unit of the power converter device of Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態１の第１ユニットを下方から見た要部である。It is the principal part which looked at the 1st unit of Embodiment 1 of the present invention from the lower part. 本発明の実施の形態１のスナバユニットの内部回路図である。It is an internal circuit diagram of the snubber unit according to the first embodiment of the present invention. 本発明の実施の形態２の電力変換装置の第１ユニットの展開図である。It is an expanded view of the 1st unit of the power converter device of Embodiment 2 of this invention. 本発明の実施の形態２の第１ユニットを下方から見た要部である。It is the principal part which looked at the 1st unit of Embodiment 2 of the present invention from the lower part.

実施の形態１．
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態１について詳細に説明する。図１は、本発明の実施の形態１の電力変換装置の接続図である。電力変換装置は、三相交流電源１を直流に変換する順変換器２と、順変換器２の出力を平滑化する平滑コンデンサ３と、平滑コンデンサ３で平滑された直流を可変電圧可変周波数に変換する逆変換器４を備えている。 Embodiment 1 FIG.
Hereinafter, Embodiment 1 of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a connection diagram of the power conversion device according to the first embodiment of the present invention. The power converter includes a forward converter 2 that converts the three-phase AC power source 1 into direct current, a smoothing capacitor 3 that smoothes the output of the forward converter 2, and a direct current smoothed by the smoothing capacitor 3 to a variable voltage variable frequency. An inverse converter 4 for conversion is provided.

順変換器２は、上アーム、下アームを構成するＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）が直列接続され、１個のパッケージに納められたパワー半導体モジュール２ａ、２ｂ、２ｃを有し、それぞれの正極としての上アームのドレイン端子はバスバー５ａ、５ｂ、５ｃで、平滑コンデンサ３の正極端子に接続されたバスバー３Ｐに接続されている。また、パワー半導体モジュール２ａ、２ｂ、２ｃそれぞれの負極としての下アームのソース端子はバスバー６ａ、６ｂ、６ｃで、平滑コンデンサ３の負極端子に接続されたバスバー３Ｎに接続されている。さらに、パワー半導体モジュール２ａ、２ｂ、２ｃそれぞれの上アームと下アームとの接続部は、電線Ｒ、Ｓ、Ｔにより三相交流電源１のＲ相、Ｓ相、Ｔ相に接続されている。   The forward converter 2 includes power semiconductor modules 2a, 2b, and 2c that are connected in series to MOSFETs (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistors) that constitute an upper arm and a lower arm, and are housed in one package. The drain terminal of the upper arm as the positive electrode is connected to the bus bar 3P connected to the positive electrode terminal of the smoothing capacitor 3 by bus bars 5a, 5b and 5c. The source terminals of the lower arms as the negative electrodes of the power semiconductor modules 2a, 2b, and 2c are bus bars 6a, 6b, and 6c, which are connected to the bus bar 3N connected to the negative electrode terminal of the smoothing capacitor 3. Further, the connecting portions of the upper and lower arms of the power semiconductor modules 2a, 2b, and 2c are connected to the R phase, S phase, and T phase of the three-phase AC power supply 1 by electric wires R, S, and T, respectively.

逆変換器４は、上アーム、下アームを構成するＭＯＳＦＥＴが直列接続され、１個のパッケージに納められたパワー半導体モジュール４ａ、４ｂ、４ｃを有し、それぞれの正極としての上アームのドレイン端子はバスバー７ａ、７ｂ、７ｃで、平滑コンデンサ３の正極端子に接続されたバスバー３Ｐに接続されている。また、パワー半導体モジュール４ａ、４ｂ、４ｃそれぞれの負極としての下アームのソース端子はバスバー８ａ、８ｂ、８ｃで、平滑コンデンサ３の負極端子に接続されたバスバー３Ｎに接続されている。さらに、パワー半導体モジュール４ａ、４ｂ、４ｃそれぞれの上アームと下アームとの接続部は、電線Ｕ、Ｖ、Ｗにより電動機９のＵ相、Ｖ相、Ｗ相に接続されている。   The inverse converter 4 includes power semiconductor modules 4a, 4b, and 4c that are connected in series to MOSFETs that constitute an upper arm and a lower arm, and are housed in a single package. Are bus bars 7a, 7b, 7c, which are connected to the bus bar 3P connected to the positive terminal of the smoothing capacitor 3. The source terminals of the lower arms as the negative electrodes of the power semiconductor modules 4a, 4b, and 4c are bus bars 8a, 8b, and 8c, which are connected to the bus bar 3N connected to the negative terminal of the smoothing capacitor 3. Furthermore, the connection part of each upper arm and lower arm of the power semiconductor modules 4a, 4b, and 4c is connected to the U phase, V phase, and W phase of the electric motor 9 by electric wires U, V, and W.

また、スナバモジュール１０は、端子１０Ｐ１がバスバー５ａ、端子１０Ｐ２がバスバー７ａ、端子１０Ｎ１がバスバー６ａ、端子１０Ｎ２がバスバー８ａとそれぞれ接続されている。同様に、スナバモジュール１１は、端子１１Ｐ１がバスバー５ｂ、端子１１Ｐ２がバスバー７ｂ、端子１１Ｎ１がバスバー６ｂ、端子１１Ｎ２がバスバー８ｂとそれぞれ接続されている。スナバモジュール１２も同様にして、端子１２Ｐ１がバスバー５ｃ、端子１２Ｐ２がバスバー７ｃ、端子１２Ｎ１がバスバー６ｃ、端子１２Ｎ２がバスバー８ｃとそれぞれ接続されている。   In the snubber module 10, the terminal 10P1 is connected to the bus bar 5a, the terminal 10P2 is connected to the bus bar 7a, the terminal 10N1 is connected to the bus bar 6a, and the terminal 10N2 is connected to the bus bar 8a. Similarly, in the snubber module 11, the terminal 11P1 is connected to the bus bar 5b, the terminal 11P2 is connected to the bus bar 7b, the terminal 11N1 is connected to the bus bar 6b, and the terminal 11N2 is connected to the bus bar 8b. Similarly, the snubber module 12 has the terminal 12P1 connected to the bus bar 5c, the terminal 12P2 connected to the bus bar 7c, the terminal 12N1 connected to the bus bar 6c, and the terminal 12N2 connected to the bus bar 8c.

図２は本発明の実施の形態１の電力変換装置の外形図である。電力変換装置は、第１ユニット１００ａ、第２ユニット１００ｂ、第３ユニット１００ｃと、複数の平滑コンデンサ３及び平滑コンデンサ３の正極端子を連結するバスバー３Ｐ、負極端子を連結するバスバー３Ｎで形成されている。   FIG. 2 is an external view of the power conversion device according to the first embodiment of the present invention. The power converter is formed of a first unit 100a, a second unit 100b, a third unit 100c, a plurality of smoothing capacitors 3, a bus bar 3P that connects the positive terminals of the smoothing capacitor 3, and a bus bar 3N that connects the negative terminals. Yes.

第１ユニット１００ａには、ヒートパイプ式冷却体１０１ａのブロックの片面に、電線Ｒにより三相交流電源１のＲ相に接続されるパワー半導体モジュール２ａが実装され、ブロックの反対側の面に、電線Ｕにより電動機９のＵ相に接続されるパワー半導体モジュール４ａが実装されている。同様に、第２ユニット１００ｂには、ヒートパイプ式冷却体１０１ｂのブロックの片面に、電線Ｓにより三相交流電源１のＳ相に接続されるパワー半導体モジュール２ｂが実装され、ブロックの反対側の面に、電線Ｖにより電動機９のＶ相に接続されるパワー半導体モジュール４ｂが実装されている。第３ユニット１００ｃも同様にして、ヒートパイプ式冷却体１０１ｃのブロックの片面に、電線Ｔにより三相交流電源１のＴ相に接続されるパワー半導体モジュール２ｃが実装され、ブロックの反対側の面に、電線Ｗにより電動機９のＷ相に接続されるパワー半導体モジュール４ｃが実装されている。   In the first unit 100a, the power semiconductor module 2a connected to the R phase of the three-phase AC power source 1 by the electric wire R is mounted on one side of the block of the heat pipe type cooling body 101a, and on the opposite side of the block, A power semiconductor module 4a connected to the U phase of the electric motor 9 by an electric wire U is mounted. Similarly, in the second unit 100b, the power semiconductor module 2b connected to the S phase of the three-phase AC power source 1 by the electric wire S is mounted on one side of the block of the heat pipe type cooling body 101b, The power semiconductor module 4b connected to the V phase of the electric motor 9 by the electric wire V is mounted on the surface. Similarly, in the third unit 100c, the power semiconductor module 2c connected to the T phase of the three-phase AC power source 1 by the electric wire T is mounted on one side of the block of the heat pipe type cooling body 101c, and the surface on the opposite side of the block The power semiconductor module 4c connected to the W phase of the electric motor 9 by the electric wire W is mounted.

つまり、第１ユニット１００ａ、第２ユニット１００ｂ、第３ユニット１００ｃのそれぞれの片面で順変換器２が形成され、それぞれの反対側の面で逆変換器４が形成されている。パワー半導体モジュール２ａ、２ｂ、２ｃ及びパワー半導体モジュール４ａ、４ｂ、４ｃそれぞれの上アームのドレイン端子、下アームのソース端子からの配線は図１に示す結線図に従って、バスバー３Ｐ、３Ｎに接続されている。   That is, the forward converter 2 is formed on one side of each of the first unit 100a, the second unit 100b, and the third unit 100c, and the reverse converter 4 is formed on the opposite side. The wiring from the drain terminal of the upper arm and the source terminal of the lower arm of each of the power semiconductor modules 2a, 2b, 2c and the power semiconductor modules 4a, 4b, 4c is connected to the bus bars 3P, 3N according to the connection diagram shown in FIG. Yes.

次にスナバモジュール１０、１１、１２の取付方法について説明する。第１ユニット１００ａ、第２ユニット１００ｂ、第３ユニット１００ｃは全て同一の構成であるため、ここでは例として第１ユニット１００ａのスナバモジュール１０の取付方法について説明する。   Next, a method for attaching the snubber modules 10, 11, and 12 will be described. Since the first unit 100a, the second unit 100b, and the third unit 100c all have the same configuration, a method for attaching the snubber module 10 of the first unit 100a will be described here as an example.

図３（Ａ）は、本発明の実施の形態１の電力変換装置の第１ユニット１００ａの展開図であり、図３（Ｂ）はその左側面図である。また、図４は、図３の矢視Ｘ−Ｘの要部を示した図である。スナバモジュール１０は、２箇所の取付穴１０ａから挿入した取付ネジ２０をヒートパイプ式冷却体１０１ａのブロック下面に設けられたネジ穴に締結することでヒートパイプ式冷却体１０１ａの下面に固定される。   FIG. 3A is a development view of the first unit 100a of the power conversion device according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 3B is a left side view thereof. FIG. 4 is a view showing a main part of the arrow XX in FIG. The snubber module 10 is fixed to the lower surface of the heat pipe type cooling body 101a by fastening the mounting screws 20 inserted through the two mounting holes 10a to the screw holes provided on the lower surface of the block of the heat pipe type cooling body 101a. .

また、スナバモジュール１０には、一方の側面から突出させたＬ型の端子１０Ｐ１、１０Ｎ１と、他方の側面から突出させたＬ型の端子１０Ｐ２、１０Ｎ２を備えており、それぞれの端子には２個のネジ穴が設けられている。スナバモジュール１０は、このネジ穴を使用してバスバーに結合される。具体的には、端子１０Ｐ１がバスバー５ａ、端子１０Ｎ１がバスバー６ａ、端子１０Ｐ２がバスバー７ａ、端子１０Ｎ２がバスバー８ａとそれぞれ取付ネジ２１で結合される。   The snubber module 10 includes L-type terminals 10P1 and 10N1 protruding from one side surface and L-type terminals 10P2 and 10N2 protruding from the other side surface. Screw holes are provided. The snubber module 10 is coupled to the bus bar using the screw holes. Specifically, the terminal 10P1 is coupled to the bus bar 5a, the terminal 10N1 is coupled to the bus bar 6a, the terminal 10P2 is coupled to the bus bar 7a, and the terminal 10N2 is coupled to the bus bar 8a by the mounting screws 21, respectively.

さらにバスバー５ａはパワー半導体モジュール２ａのドレイン端子に、バスバー６ａはパワー半導体モジュール２ａのソース端子に、バスバー７ａはパワー半導体モジュール４ａのドレイン端子に、バスバー８ａはパワー半導体モジュール４ａのソース端子にそれぞれ取付ネジ２２で結合される。   Further, the bus bar 5a is attached to the drain terminal of the power semiconductor module 2a, the bus bar 6a is attached to the source terminal of the power semiconductor module 2a, the bus bar 7a is attached to the drain terminal of the power semiconductor module 4a, and the bus bar 8a is attached to the source terminal of the power semiconductor module 4a. Coupled with screws 22.

ここで、バスバー５ａとバスバー６ａはそれぞれ中間部を延出させ、互いの延出した部分が平面的に重なるように形成している。これは、流れる電流の方向が逆となるバスバー５ａとバスバー６ａの重なった部分の相互インダクタンスによってバスバー５ａとバスバー６ａのインダクタンスを軽減するためである。平面のバスバー６ａに対してバスバー５ａはＺ曲げを行い、Ｚ曲げで形成された段差の部分に絶縁シート１３を挟み込むようにして平面的に重なる部分を形成している。また、バスバー７ａはバスバー５ａと、バスバー８ａはバスバー６ａとそれぞれ同一の形状であり説明は省略する。   Here, each of the bus bar 5a and the bus bar 6a is formed such that the intermediate portion extends and the extended portions overlap each other in a planar manner. This is because the inductance of the bus bar 5a and the bus bar 6a is reduced by the mutual inductance of the overlapping portion of the bus bar 5a and the bus bar 6a in which the direction of the flowing current is reversed. The bus bar 5a is Z-bent with respect to the flat bus bar 6a, and a planarly overlapping portion is formed so that the insulating sheet 13 is sandwiched between the steps formed by the Z-bending. The bus bar 7a has the same shape as the bus bar 5a and the bus bar 8a has the same shape as the bus bar 6a, and the description thereof is omitted.

また、この例では、スナバモジュール１０の両側面から突出させた端子１０Ｐ１、１０Ｎ１、１０Ｐ２、１０Ｎ２の形状をＬ型の例で示したが、端子の形状はＬ型に限定されることなく、スナバモジュール１０の両側面から突出し、ネジ穴を有したものであればブロック形状、Ｕ型形状等他の形状のものであっても良い。   Further, in this example, the shape of the terminals 10P1, 10N1, 10P2, and 10N2 protruding from both side surfaces of the snubber module 10 is shown as an L type, but the shape of the terminal is not limited to the L type, As long as it protrudes from the both side surfaces of the module 10 and has a screw hole, it may have another shape such as a block shape or a U shape.

図５に、スナバモジュール１０の内部回路を示す。図５（Ａ）は内部にスナバとして１個のコンデンサ１０ｃを備えたものである。コンデンサ１０ｃの片側の電極は端子１０Ｐ１と端子１０Ｐ２に、もう片側の電極は端子１０Ｎ１と端子１０Ｎ２に接続されている。   FIG. 5 shows an internal circuit of the snubber module 10. FIG. 5 (A) includes one capacitor 10c as a snubber inside. One electrode of the capacitor 10c is connected to the terminals 10P1 and 10P2, and the other electrode is connected to the terminals 10N1 and 10N2.

図５（Ｂ）は内部にスナバとして２個のコンデンサを備えたものである。第１のスナバとしての第１コンデンサ１０ｃ１の片側の電極は端子１０Ｐ１に、もう片側の電極は端子１０Ｎ１に接続されている。また、第２のスナバとしての第２コンデンサ１０ｃ２の片側の電極は端子１０Ｐ２に、もう片側の電極は端子１０Ｎ２に接続されている。つまり、第１コンデンサ１０ｃ１は、スナバモジュール１０の両側面の内、一方の側面の端子１０Ｐ１、１０Ｎ１に接続され、第２コンデンサ１０ｃ２は、スナバモジュール１０の両側面の内、他方の側面の端子１０Ｐ２、１０Ｎ２に接続されている。   FIG. 5B includes two capacitors as snubbers inside. One electrode of the first capacitor 10c1 as the first snubber is connected to the terminal 10P1, and the other electrode is connected to the terminal 10N1. Also, one electrode of the second capacitor 10c2 as the second snubber is connected to the terminal 10P2, and the other electrode is connected to the terminal 10N2. That is, the first capacitor 10c1 is connected to the terminals 10P1 and 10N1 on one side surface of both sides of the snubber module 10, and the second capacitor 10c2 is the terminal 10P2 on the other side surface of both sides of the snubber module 10. 10N2.

図５（Ｂ）のような構成にすることにより、第１コンデンサ１０ｃ１はパワー半導体モジュール２ａ専用のスナバとなり、第２コンデンサ１０ｃ２はパワー半導体モジュール４ａ専用のスナバとなるため、パワー半導体モジュール２ａ、パワー半導体モジュール４ａがスイッチング動作を行った時の相互の影響を少なくすることができる。なお、スナバモジュール１１、１２の構成及び内部回路についても、スナバモジュール１０と同一であり説明は省略する。   With the configuration shown in FIG. 5B, the first capacitor 10c1 becomes a snubber dedicated to the power semiconductor module 2a, and the second capacitor 10c2 becomes a snubber dedicated to the power semiconductor module 4a. Mutual influence when the semiconductor module 4a performs the switching operation can be reduced. Note that the configurations and internal circuits of the snubber modules 11 and 12 are the same as those of the snubber module 10 and will not be described.

ここでは、スナバとしてコンデンサ１０ｃ、第１のスナバとして第１コンデンサ１０ｃ１、第２のスナバとして第２コンデンサ１０ｃ２の例を示したが、スナバはコンデンサに限定されることなく、コンデンサと抵抗が直列に接続されたものや、さらにダイオードが付加されたもの等、他の部品との組合せで形成されたものであっても良い。   Here, an example of the capacitor 10c as the snubber, the first capacitor 10c1 as the first snubber, and the second capacitor 10c2 as the second snubber is shown, but the snubber is not limited to the capacitor, and the capacitor and the resistor are connected in series. It may be formed by a combination with other components such as a connected one or a diode added.

以上のように構成された電力変換装置は、ヒートパイプ式冷却体のブロックの両面にパワー半導体モジュールを実装し、それぞれのパワー半導体モジュールの正極及び負極からバスバーを介して平滑コンデンサを接続した電力変換装置において、パワー半導体モジュールのスイッチング時の跳ね上がり電圧を抑制するスナバを内蔵し、両側面からそれぞれ端子を突出させたスナバモジュールを備え、スナバモジュールは、ブロックの下方に配置され、端子がそれぞれバスバーに結合されるものである。   The power converter configured as described above is a power converter in which power semiconductor modules are mounted on both sides of a block of a heat pipe type cooling body, and a smoothing capacitor is connected from the positive electrode and the negative electrode of each power semiconductor module via a bus bar. The device has a built-in snubber that suppresses the jumping voltage at the time of switching of the power semiconductor module, and has a snubber module that protrudes terminals from both sides, and the snubber module is arranged below the block, and the terminals are respectively connected to the bus bar. It is what is combined.

これにより、スナバモジュールがヒートパイプ式冷却体のブロックの下方に配置されることで、パワー半導体モジュールの端子の前方にスナバモジュールを設置するための空間が不要となる。さらに、スナバモジュールの両側面から突出させた端子をそれぞれバスバーに結合することで、パワー半導体モジュールの端子への機械的ストレスを低減することができ、パワー半導体モジュールの故障を抑制することができる。   Thereby, the space for installing the snubber module in front of the terminal of the power semiconductor module becomes unnecessary by arranging the snubber module below the block of the heat pipe type cooling body. Furthermore, by connecting the terminals protruding from both side surfaces of the snubber module to the bus bars, mechanical stress on the terminals of the power semiconductor module can be reduced, and failure of the power semiconductor module can be suppressed.

また、スナバモジュールには、第１コンデンサ１０ｃ１と第２コンデンサ１０ｃ２とを備え、第１コンデンサ１０ｃ１は、両側面の内、一方の側面の端子に接続され、第２コンデンサ１０ｃ２は、両側面の内、他方の側面の端子に接続されるようにしても良い。これにより、両面のパワー半導体モジュールのそれぞれに対して独立したスナバを設けることで、一方のパワー半導体モジュールのスイッチング時の影響を他方のパワー半導体モジュールに受けにくくすることができる。   The snubber module includes a first capacitor 10c1 and a second capacitor 10c2, and the first capacitor 10c1 is connected to a terminal on one side surface of both side surfaces, and the second capacitor 10c2 The terminal may be connected to the other side terminal. Thus, by providing an independent snubber for each of the power semiconductor modules on both sides, it is possible to make the other power semiconductor module less susceptible to the effect of switching one power semiconductor module.

また、パワー半導体モジュールが有するＭＯＳＦＥＴは、珪素によって形成されたものでも良いが、珪素に比べてバンドギャップが大きいワイドバンドギャップ半導体によって形成してもよい。ワイドバンドギャップ半導体としては、例えば、炭化珪素、窒化ガリウム系材料又はダイヤモンドがある。   The MOSFET included in the power semiconductor module may be formed of silicon, but may be formed of a wide band gap semiconductor having a larger band gap than silicon. Examples of the wide band gap semiconductor include silicon carbide, a gallium nitride-based material, and diamond.

このようなワイドバンドギャップ半導体によって形成されたＭＯＳＦＥＴは、耐電圧性が高く、許容電流密度も高いため、ＭＯＳＦＥＴの小型化が可能である。従って、小型化されたＭＯＳＦＥＴを用いることにより、パワー半導体モジュールの小型化が可能となる。   A MOSFET formed of such a wide bandgap semiconductor has a high voltage resistance and a high allowable current density, so that the MOSFET can be miniaturized. Therefore, the power semiconductor module can be miniaturized by using the miniaturized MOSFET.

またワイドバンドギャップ半導体によって形成されたＭＯＳＦＥＴは耐熱性も高いため、ヒートパイプ式冷却体１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃの放熱フィンの小型化が可能となり、電力変換装置の小型化も可能になる。さらに、ワイドバンドギャップ半導体によって形成されたＭＯＳＦＥＴは電力損失が低いため、ＭＯＳＦＥＴの高効率化が可能であり、電力変換装置の高効率化も可能となる。   Further, since the MOSFET formed of the wide band gap semiconductor has high heat resistance, the heat radiation fins of the heat pipe type cooling bodies 101a, 101b, 101c can be downsized, and the power converter can be downsized. Furthermore, since a MOSFET formed of a wide band gap semiconductor has low power loss, the efficiency of the MOSFET can be increased, and the efficiency of the power conversion device can also be increased.

実施の形態２．
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態２について詳細に説明する。実施の形態２の電力変換装置は、実施の形態１の電力変換装置に対して、スナバモジュール１０、１１、１２を、端子形状と固定方法の異なるスナバモジュール１０Ａ、１１Ａ、１２Ａに入れ換えただけでありその他の構成は実施の形態１と同じである。図６（Ａ）は、本発明の実施の形態２の電力変換装置の第１ユニット１００ａの展開図であり、図６（Ｂ）はその左側面図である。また、図７は図６の矢視Ｙ−Ｙの要部を示した図である。図６、７において図３、４と同一部分には同一符号を付与しており、図３、４と重複する構成の説明は省略する。 Embodiment 2. FIG.
Hereinafter, a second embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The power conversion device of the second embodiment is the same as the power conversion device of the first embodiment, except that the snubber modules 10, 11 and 12 are replaced with the snubber modules 10A, 11A and 12A having different terminal shapes and fixing methods. Other configurations are the same as those of the first embodiment. FIG. 6A is a development view of the first unit 100a of the power conversion device according to the second embodiment of the present invention, and FIG. 6B is a left side view thereof. FIG. 7 is a view showing a main part taken along the line YY in FIG. 6 and 7, the same reference numerals are given to the same portions as those in FIGS.

スナバモジュール１０Ａは、２箇所の取付穴１０ａから挿入した取付ネジ２０をヒートパイプ式冷却体１０１ａのブロック下面に設けられたネジ穴に締結することで、ヒートパイプ式冷却体１０１ａの下面に固定される。また、スナバモジュール１０Ａには、一方の側面から突出させたＬ型の端子１０ＡＰ１、１０ＡＮ１と、他方の側面から突出させたＬ型の端子１０ＡＰ２、１０ＡＮ２を備えており、それぞれの端子には２個のネジ穴と端子の先端部に１個の取付穴が設けられている。スナバモジュール１０Ａは、このネジ穴を使用してバスバーに結合される。具体的には、端子１０ＡＰ１がバスバー５ａ、端子１０ＡＮ１がバスバー６ａ、端子１０ＡＰ２がバスバー７ａ、端子１０ＡＮ２がバスバー８ａとそれぞれ結合される。   The snubber module 10A is fixed to the lower surface of the heat pipe type cooling body 101a by fastening the mounting screws 20 inserted from the two mounting holes 10a to the screw holes provided on the lower surface of the block of the heat pipe type cooling body 101a. The Further, the snubber module 10A is provided with L-type terminals 10AP1 and 10AN1 projecting from one side surface and L-type terminals 10AP2 and 10AN2 projecting from the other side surface. One mounting hole is provided in the screw hole and the tip of the terminal. The snubber module 10A is coupled to the bus bar using this screw hole. Specifically, terminal 10AP1 is coupled to bus bar 5a, terminal 10AN1 is coupled to bus bar 6a, terminal 10AP2 is coupled to bus bar 7a, and terminal 10AN2 is coupled to bus bar 8a.

さらに端子１０ＡＰ１先端部の取付穴を使用してバスバー５ａと端子１０ＡＰ１はパワー半導体モジュール２ａのドレイン端子に取付ネジ２２で共締めされる。同様にして、バスバー６ａと端子１０ＡＮ１はパワー半導体モジュール２ａのソース端子に、バスバー７ａと端子１０ＡＰ２はパワー半導体モジュール４ａのドレイン端子に、バスバー８ａと端子１０ＡＮ２はパワー半導体モジュール４ａのソース端子にそれぞれ取付ネジ２２で共締めされる。   Furthermore, the bus bar 5a and the terminal 10AP1 are fastened together with the mounting screw 22 to the drain terminal of the power semiconductor module 2a using the mounting hole at the tip of the terminal 10AP1. Similarly, the bus bar 6a and the terminal 10AN1 are attached to the source terminal of the power semiconductor module 2a, the bus bar 7a and the terminal 10AP2 are attached to the drain terminal of the power semiconductor module 4a, and the bus bar 8a and the terminal 10AN2 are attached to the source terminal of the power semiconductor module 4a. Fastened with screws 22.

実施の形態２の電力変換装置の結線は、図１の結線図において、スナバモジュール１０、１１、１２をスナバモジュール１０Ａ、１１Ａ、１２Ａに入れ換え、それぞれの端子符号も合わせて入れ換えただけであり、接続は同一のため説明を省略する。またスナバモジュール１０Ａ、１１Ａ、１２Ａの内部回路も図５と同一であるため説明を省略する。   The connection of the power conversion device according to the second embodiment is simply replacing the snubber modules 10, 11 and 12 with the snubber modules 10A, 11A and 12A in the connection diagram of FIG. Since the connection is the same, the description is omitted. The internal circuits of the snubber modules 10A, 11A, and 12A are the same as those in FIG.

以上のように構成された電力変換装置のスナバモジュール１０Ａ、１１Ａ、１２Ａは、両側面から突出させた端子をＬ型形状端子とし、Ｌ型形状端子の先端部がパワー半導体モジュールの正極及び負極に結合されると共に、先端部の近傍でバスバーに結合される。これにより、パワー半導体モジュールの正極及び負極からスナバモジュール１０Ａ、１１Ａ、１２Ａまでの配線の断面積が拡大し、配線のインダクタンスをさらに減少させることができる。   In the snubber modules 10A, 11A, and 12A of the power conversion device configured as described above, the terminals protruding from both side surfaces are L-shaped terminals, and the tips of the L-shaped terminals are the positive and negative electrodes of the power semiconductor module. In addition to being coupled to the bus bar in the vicinity of the tip. Thereby, the cross-sectional area of the wiring from the positive electrode and the negative electrode of the power semiconductor module to the snubber modules 10A, 11A, and 12A is increased, and the inductance of the wiring can be further reduced.

２ａ、２ｂ、２ｃ パワー半導体モジュール、３ 平滑コンデンサ、４ａ、４ｂ、４ｃ パワー半導体モジュール、５ａ、５ｂ、５ｃ バスバー、６ａ、６ｂ、６ｃ バスバー、７ａ、７ｂ、７ｃ バスバー、８ａ、８ｂ、８ｃ バスバー、１０、１０Ａ スナバモジュール、１０ｃ コンデンサ、１０ｃ１ 第１コンデンサ、１０ｃ２ 第２コンデンサ、１０Ｐ１、１０ＡＰ１、１０Ｐ２、１０ＡＰ２、１０Ｎ１、１０ＡＮ１、１０Ｎ２、１０ＡＮ２ 端子、１１、１１Ａ スナバモジュール、１１Ｐ１、１１Ｐ２、１１Ｎ１、１１Ｎ２ 端子、１２、１２Ａ スナバモジュール、１２Ｐ１、１２Ｐ２、１２Ｎ１、１２Ｎ２ 端子、１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃ ヒートパイプ式冷却体   2a, 2b, 2c power semiconductor module, 3 smoothing capacitor, 4a, 4b, 4c power semiconductor module, 5a, 5b, 5c bus bar, 6a, 6b, 6c bus bar, 7a, 7b, 7c bus bar, 8a, 8b, 8c bus bar, 10, 10A snubber module, 10c capacitor, 10c1 first capacitor, 10c2 second capacitor, 10P1, 10AP1, 10P2, 10AP2, 10N1, 10AN1, 10N2, 10AN2 terminal, 11, 11A snubber module, 11P1, 11P2, 11N1, 11N2 terminal , 12, 12A Snubber module, 12P1, 12P2, 12N1, 12N2 terminals, 101a, 101b, 101c Heat pipe type cooling body

Claims (5)

ヒートパイプ式冷却体のブロックの両面にパワー半導体モジュールを実装し、それぞれのパワー半導体モジュールの正極及び負極からバスバーを介して平滑コンデンサを接続した電力変換装置において、
前記パワー半導体モジュールのスイッチング時の跳ね上がり電圧を抑制するスナバを内蔵し、両側面からそれぞれ端子を突出させたスナバモジュールを備え、
前記スナバモジュールは、前記ブロックの下方に配置され、前記端子がそれぞれ前記バスバーに結合されることを特徴とする電力変換装置。 In the power conversion device in which the power semiconductor modules are mounted on both surfaces of the block of the heat pipe type cooling body, and the smoothing capacitor is connected via the bus bar from the positive electrode and the negative electrode of each power semiconductor module,
Built-in snubber that suppresses the jumping voltage at the time of switching of the power semiconductor module, and includes a snubber module that protrudes terminals from both sides,
The snubber module is disposed below the block, and the terminals are respectively coupled to the bus bars. 前記スナバモジュールには、第１のスナバと第２のスナバとを備え、
前記第１のスナバは、前記両側面の内、一方の側面の前記端子に接続され、
前記第２のスナバは、前記両側面の内、他方の側面の前記端子に接続されることを特徴とする請求項１に記載の電力変換装置。 The snubber module includes a first snubber and a second snubber,
The first snubber is connected to the terminal on one side surface of the both side surfaces,
The power converter according to claim 1, wherein the second snubber is connected to the terminal on the other side surface of the both side surfaces. 前記端子はＬ型形状端子とし、該Ｌ型形状端子の先端部が前記正極及び負極に結合されると共に、前記先端部の近傍で前記バスバーに結合されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電力変換装置。   The terminal is an L-shaped terminal, and a tip portion of the L-shaped terminal is coupled to the positive electrode and the negative electrode, and is coupled to the bus bar in the vicinity of the tip portion. Item 3. The power conversion device according to Item 2. 前記パワー半導体モジュールが有するＭＯＳＦＥＴは、ワイドバンドギャップ半導体によって形成されていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の電力変換装置。   4. The power conversion device according to claim 1, wherein the MOSFET included in the power semiconductor module is formed of a wide band gap semiconductor. 5. 前記ワイドバンドギャップ半導体は、炭化珪素、窒化ガリウム系材料及びダイヤモンドのいずれかであることを特徴とする請求項４に記載の電力変換装置。   The power converter according to claim 4, wherein the wide band gap semiconductor is any one of silicon carbide, a gallium nitride-based material, and diamond.
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